KR102123573B1 - 점화 장치 상태 감시 시스템 - Google Patents

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KR102123573B1
KR102123573B1 KR1020180166556A KR20180166556A KR102123573B1 KR 102123573 B1 KR102123573 B1 KR 102123573B1 KR 1020180166556 A KR1020180166556 A KR 1020180166556A KR 20180166556 A KR20180166556 A KR 20180166556A KR 102123573 B1 KR102123573 B1 KR 102123573B1
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안상근
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(주)고려엔지니어링
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Abstract

본 발명에서는 발전소나 가스터빈을 가동하기 위해 사용되는 점화플러그 스파크 직류 전압을 공급하는 점화장치의 상태 감시 시스템이 개시된다.
일 예로, 점화 장치 감시 시스템에 있어서, 전원을 공급하기 위한 정전압부; 제어실 신호의 교류 전압과 자체 테스트를 위한 절체 동작을 수행하는 절체부; 상기 절체부의 신호를 점화 장치에 입력하고 상기 점화 장치에서 생성된 고압 직류 전압의 상태를 감시하는 감시부; 상기 절체부와 상기 감시부 내의 신호 감시와 절체를 수행하는 슬레이브 상태 감시 및 제어부; 및 상기 다수의 슬레이브 상태 감시 및 제어부의 취합된 데이터 결과값을 디스플레이하는 마스터 상태 감시 및 제어부를 포함하는 점화장치의 상태 감시 시스템이 개시된다.

Description

점화 장치 상태 감시 시스템{Exciter Status Monitoring System}
본 발명은 발전소나 가스터빈을 가동하기 위해 사용되는 점화플러그 스파크 직류 전압을 공급하는 점화장치의 상태 감시 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 발전소나 가스터빈을 가동하기 위해 사용되는 점화플러그에 대해, 점화 장치(Exciter)는 스파크 직류(SPARK DC) 전압을 공급하도록 구비된다.
그런데 원거리의 제어실에서 점화 장치 가동 시 운전자가 가동 스위치를 누르는 시간에 따라 점화 장치에서 출력되는 스파크 직류 전압의 횟수가 일정치 않아 점화플러그가 동작 되지 않거나, 점화 장치 자체 불량에 따른 점화플러그가 동작 되지 않는 문제가 발생될 수 있다.
그리고 점화플러그의 점화가 이루어지지 않을 경우, 가스터빈의 구동에 문제가 생길 수 있고, 작업자가 현장까지 가서 점화 장치 점검 후 교체를 하고 다시 가동을 해야 하기 때문에 시간이 많이 소비되는 문제점이 있다.
본 발명은 점화 플러그에 정상적으로 전압 공급이 되는지와 점화 플러그의 상태 및 선로의 절연 저항을 측정하여 데이터의 변경 이력을 관리하여, 점화장치와 점화플러그, 점화 플러그 케이블의 상태를 실시간으로 감시하여 점검 및 불량 교체에 따른 시간을 줄일 수 있고, 점화 장치의 오동작을 방지할 수 있는 시스템을 제공한다.
본 발명에 따른 점화 장치 감시 시스템은 점화 장치 감시 시스템에 있어서, 전원을 공급하기 위한 정전압부; 제어실 신호의 교류 전압과 자체 테스트를 위한 절체 동작을 수행하는 절체부; 상기 절체부의 신호를 점화 장치에 입력하고 상기 점화 장치에서 생성된 고압 직류 전압의 상태를 감시하는 감시부; 상기 절체부와 상기 감시부 내의 신호 감시와 절체를 수행하는 슬레이브 상태 감시 및 제어부; 및 상기 다수의 슬레이브 상태 감시 및 제어부의 취합된 데이터 결과값을 디스플레이하는 마스터 상태 감시 및 제어부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제어실은 제어신호를 전송하여 상기 절체부와 감시부 내의 교류 전압 감시부의 포토다이오드에 비교기를 거쳐 제어실의 제어 신호가 시작됨을 슬레이브 상태 감시 및 제어부에 보고하고, 상기 슬레이브 상태 감시 및 제어부는 절체부의 교류 입력 절체부 비교기에 "LOW" 제어 신호를 인가하여 교류 입력 선택 릴레이에 전원이 인가되지 않도록 하고, 상기 교류 입력 선택 릴레이는 전원이 공급되지 않을 때 항상 연결이 되어, 점화 장치 상태 감시 장비가 오동작을 하여도 점화 장치에 제어 신호를 항상 입력할 수 있다.
그리고 상기 직류 전압 절체부는 점화장치에서 입력되는 고압의 신호 레벨에 대해 1ms의 피크 신호를 4ms 피크 구형파로 변형 시켜 고압 신호의 횟수를 감시 가능한 레벨로 변환하는 마스터 직류 입력 변환부; 슬레이브 직류 입력 변환부와 고압의 신호 레벨을 감시 가능한 레벨로 변환하고 파형 발생기에서 파형을 유지시켜 직류 전압에 대해 크기를 알 수 있도록 한 직류 출력 전압 감시부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 절체부의 점화 장치에 제어실의 제어 신호가 입력되면, 상기 점화장치에서는 제어실의 제어 교류 신호를 직류 고전압으로 생성하여 출력하고, 상기 제어 교류 신호는 는 감시부의 고 전압 레벨 감시부 및 고 전압 펄스 감시부에 공급될 수 있다.
또한, 상기 고 전압 레벨 감시부는 전류를 제한하기 위하여 저항을 통해 접지 저항 사이에서 2,000V의 DC 전압을 4V의 DC 전압으로 분할하고, 상기 분할된 전압을 비교기를 통해 4개의 분할 회로를 통하게 되는데 각각의 기준 전압으로 통과되는 전압의 레벨을 감시할 수 있다.
또한, 상기 분할된 4개의 전압은 각각 슬레이브 상태 감시 및 제어부에 공급되고 슬레이브 상태 감시 및 제어부는 상기 4개의 전압을 조합하여 현재 출력되는 전압의 레벨을 표시할 수 있다.
또한, 고 전압 펄스 감시부는 전류를 제한하기 위하여 저항을 통해 접지 저항 사이에서 2,000V DC 전압을 2V DC로 전압으로 분할하여 포토다이오드에 입력하고 파형 발생기를 거쳐 1ms의 피크 신호를 15ms 피크 구형파로 변형시켜 슬레이브 상태 감시 및 제어부에 공급하며, 상기 슬레이브 상태 감시 및 제어부는 고전압 신호의 스파크 횟수를 감시할 수 있다.
또한, 출력 제어 릴레이는 전원이 공급되지 않아도 항상 연결이 되어, 점화 장치 상태 감시 장비가 오동작을 하여도 점화 장치에서 출력되는 고전압 신호를 점화플러그에 입력할 수 있다.
또한, 점화 장치(EX)의 자체 출력 되는 고전압을 측정하는 것으로 상기 감시부 내의 교류 전압 펄스 감시부의 포토다이오드에 신호가 없는 경우, 비교기가 동작을 하지 않고, 상기 제어실의 제어 신호가 종료됨을 슬레이브 상태 감시 및 제어부가 감지할 수 있다.
또한, 상기 슬레이브 상태 감시 및 제어부는 점화 장치의 자체 고전압 레벨을 측정하기 위해 절체부의 직류 전압 출력 차단부에 출력 차단 신호를 비교기에 인가하여 포토다이오드를 동작시켜 출력 제어 릴레이가 동작되도록 하여 접점이 떨어지도록 하여 점화 플러그와 연결을 해제할 수 있다.
또한, 상기 슬레이브 상태 감시 및 제어부는 절체부의 교류 입력 절체부의 비교기 에 "HIGH" 제어 신호를 인가하여 포토다이오드를 동작시켜 트랜지스터에 전원이 인가되도록 하여, 교류 입력 선택 릴레이가 연결되도록 하여, 점화 장치에 상시 교류 입력 전원을 입력할 수 있다.
또한, 상기 점화장치에 상시 교류 입력 전원 신호가 입력이 되면 교류 신호를 직류 고전압으로 생성하여 출력하여 감시부의 고 전압 피크 감시부 및 고 전압 펄스 감시부에 공급할 수 있다.
또한, 점화 플러그와 점화 장치 및 점화 플러그 간의 선로에 대해 절연 저항을 측정하는 것으로, 슬레이브 상태 감시 및 제어부는 절체부의 교류 입력 차단부 비교기에 "HIGH" 제어 신호를 인가하여 포토다이오드를 동작시켜 트랜지스터에 전원을 인가하고, 교류 입력 차단 릴레이가 연결되도록 하여 점화장치에 상시 교류 입력 전원 신호를 차단할 수 있다.
또한, 슬레이브 상태 감시 및 제어부는 절체부의 교류 입력 절체부의 비교기에 "HIGH" 제어 신호를 인가하여 포토다이오드를 동작시켜 트랜지스터에 전원이 인가되도록 하여 교류 입력 선택 릴레이가 연결되도록 하여 절연 저항 전원부에 상시 교류 입력 전원을 공급할 수 있다.
또한, 상기 절연 저항 전원부는 500V 정전압 회로 2개를 직렬로 구성되어, 교류 전원을 입력받아 DC 1,000V를 생성하고, 슬레이브 상태 감시 및 제어부에서 절체부의 절연 저항 절체부의 비교기에 "HIGH" 신호를 인가하고 포토다이오드를 동작시켜 트랜지스터에 전원이 인가되도록 하여 절연 저항 선택 릴레이를 연결하여 점화플러그와 연결된 선로에 DC 1,000V를 2초간 흘려 줄 수 있다.
또한, 상기 절연 저항 전압이 인가될 때, 감시부의 절연 저항 감시부의 전류 측정 저항에 걸린 미세 전압이 적어도 하나의 증폭기를 통해 증폭되어 슬레이브 상태 감시 및 제어부에 인가될 수 있다.
또한, 슬레이브 상태 감시 및 제어부는 제어실 제어신호에 대한 교류 전압의 크기, 교류 전압에 대한 시작과 끝을 판단하고 고속 직류 전압의 횟수, 고속 직류 전압 레벨과 전류, 현재 운용 상태, 절체를 위한 제어를 담당할 수 있다.
또한, 복수의 슬레이브 상태 감시 및 제어부에서 취합된 제어실 제어신호에 대한 교류 전압의 크기, 교류 전압에 대한 시작과 끝을 판단하고 고속 직류 전압의 횟수, 고속 직류 전압 레벨과 전류값등을 원격지에서 하나의 화면에 다수의 슬레이브 상태 감시 및 제어부 상태를 표시할 수 있다.
본 발명에 의한 점화 장치 감시 시스템은 점화 장치에서 출력되는 스파크 직류 전압의 횟수와 전압의 크기를 감시하여 점화플러그에 정상적으로 전압 공급이 되는 지와 점화 플러그의 상태 및 선로의 절연 저항을 측정하여 데이터의 변경 이력을 관리함으로써, 점화 장치와 점화 플러그, 점화 플러그 케이블의 상태를 실시간으로 감시하여 점검 및 불량 교체에 따른 시간을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 점화 장치 감시 시스템은 기존에 운용하던 발전소나 가스터빈을 가동용 점화 장치에도 적용 가능하도록 하여, 오동작을 방지하고 안정적인 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 점화 장치 상태 감시 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 점화 장치 상태 감시 시스템의 절체부를 도시한 회로도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 점화 장치 상태 감시 시스템의 절연 저항 전원부를 도시한 회로도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 점화 장치 상태 감시 시스템의 감시부를 도시한 회로도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 점화 장치 상태 감시 시스템의 정 전압부를 도시한 회로도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 점화 장치 상태 감시 시스템의 슬레이브 상태 감시 및 제어부를 도시한 회로도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 점화 장치 상태 감시 시스템의 마스터 상태 감시 및 제어부를 도시한 회로도이다.
본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 점화 장치 상태 감시 시스템의 개략적인 블록도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 점화 장치 상태 감시 시스템의 절체부를 도시한 회로도이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 점화 장치 상태 감시 시스템의 절연 저항 전원부를 도시한 회로도이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 점화 장치 상태 감시 시스템의 감시부를 도시한 회로도이다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 점화 장치 상태 감시 시스템의 정 전압부를 도시한 회로도이다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 점화 장치 상태 감시 시스템의 슬레이브 상태 감시 및 제어부를 도시한 회로도이다. 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 점화 장치 상태 감시 시스템의 마스터 상태 감시 및 제어부를 도시한 회로도이다.
우선, 발전소나 가스터빈을 가동하기 위해 사용되는 점화장치(Exciter)는 제어실의 제어 신호를 직접 받아서 점화플러그에 스파크 직류 전압을 인가하게 구성된다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 점화 장치 상태 감시 시스템은 절체부(100), 감시부(200), 정 전압부(300), 슬레이브 상태 감시 및 제어부(400), 마스터 상태 감시 및 제어부(500)을 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 절체부(100)는 제어실의 교류 제어 신호를 받아 점화장치(EX)에 교류 제어 신호를 입력할 수 있다. 또한, 상기 감시부(200)는 교류 전압 펄스 감시부(58)를 통해 교류 제어 신호를 변환하여 슬레이브 상태 감시 및 제어부(400)에 제어 신호가 시작됨을 알릴 수 있다.
또한, 점화장치(EX)에서 출력되는 직류 전압을 상기 감시부(200)로 인가하며, 상기 감시부(200)는 고속의 직류 전압 레벨의 크기를 감지하기 위한 고 전압 레벨 감시부(55), 직류 전압의 횟수 측정을 위한 고 전압 펄스 감시부(57)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 고 전압 레벨 감시부(55)와 고 전압 펄스 감시부(57)는 각각 측정된 신호를 슬레이브 상태 감시 및 제어부(400)에 보고함과 동시에 점화 플러그(IG)로 직류 전압을 인가하게 된다.
한편, 제어실의 제어 교류 신호가 종료되면 상기 절체부(100)의 교류 입력 선택부(50)에서는 상시 전원을 점화장치(EX)에 공급하고 그와 동시에 직류 전압 출력 차단부(53)에서 점화플러그(IG)와 연결된 회로를 단락시킨다.
또한, 이때 점화장치(EX)에서 출력되는 직류 전압을 상기 감시부(200)로 인가하고, 상기 고 전압 피크 감시부(56)와 고 전압 펄스 감시부(57)에서 각각 측정된 신호를 슬레이브 상태 감시 및 제어부(400)에 전달하여, 점화 장치(EX)의 자체 출력 고전압 결과를 보고할 수 있다.
또한, 점화 장치(EX)의 고전압 결과를 슬레이브 상태 감시 및 제어부(400)에 저장하고, 슬레이브 상태 감시 및 제어부(400)는 상기 절체부(100)의 교류 입력 차단부(51)와 직류 전압 출력 차단부(53)에 신호를 인가하여 점화장치(EX)에 공급되는 교류 전원 입력과 점화 장치(EX) 고전압 출력을 차단하고 절연저항 전원부(54)에 교류 전원을 입력하여 절연저항 측정을 위한 1,000V 직류 전압(DC)을 생성한다.
감시부(200)의 절연저항 감시부(59)에서 절연 저항을 측정하여 SLAVE 상태 감시 및 제어부(400)에 결과값을 보낸다.
또한, 슬레이브 상태 감시 및 제어부(400)는 앞서 측정된 데이터를 마스터 상태 감시 및 제어부(500)에 전송하고, 다음 제어실의 제어 교류 신호가 입력되기 전까지 대기 상태로 있게 된다.
그리고 마스터 상태 감시 및 제어부(500)는 취합된 결과값을 이더넷을 이용하여 컴퓨터 모니터에 각각의 결과값을 디스플레이 할 수 있다.
이러한 구성의 본 발명에 따른 점화 장치 상태 감시 시스템에서, 제어실로부터 제어 신호가 도 3의 절체부(100)와 도 4의 감시부(200)에 인가되면, 우선 도 4의 감시부(200)에서 교류 전압 감시부(58)의 포토다이오드(PC15)에 신호가 인가되고 비교기(U19)를 거쳐, 제어실의 제어 신호가 시작됨을 슬레이브 상태 감시 및 제어부(400)에 보고하게 된다.
도 6을 참조하면, 이때 슬레이브 상태 감시 및 제어부(400)는 절체부(100)의 교류 입력 절체부(50) 비교기(U22)의 6번 핀에 "LOW" 제어 신호를 인가하게 되는데 이때는 비교기(U22)의 5번핀 V_REF 전압 1.25V보다 낮아서 포토다이오드(PC20)가 동작되지 않게 된다. 그리고 이에 따라 교류 입력 선택 릴레이(RL5)에 전원이 인가되지 않기 때문에 4번과 3번, 8번과 6번 연결 그대로 사용하게 된다.
교류 입력 선택 릴레이(RL5) 4번과 3번, 8번과 6번은 전원이 공급되지 않아도 항상 연결이 되어 있기에 점화 장치 상태 감시 장비가 오동작을 하여도 점화장치(EX)에 제어 신호를 항상 입력하여 서비스가 가능하게 된다.
한편, 절체부(100)의 점화장치(EX)에 제어실의 제어 신호가 입력되면 점화장치(EX)에서는 제어실의 제어 교류 신호를 직류 고전압으로 생성하여 출력하게 되며, 이 신호는 감시부(200)의 고 전압 레벨 감시부(55), 고 전압 펄스 감시부(57)에 공급된다.
고 전압 레벨 감시부(55)는 전류를 제한하기 위하여 저항(R40, R39, R35, R36, R32, R31, R28, R29, R26, R25)을 통하고 접지 저항(R23) 사이에서 2,000V DC 전압을 4V DC로 전압 분할하고, 전압 분할된 전압이 비교기(U3)를 통해 4개의 분할 회로를 통하게 되는데 각각의 기준 전압으로 통과되는 전압의 레벨을 감시하게 된다.
150V는 비교기 (U14) 9번핀 입력 기준 전압은 0.31V로 동작하고 비교기 (U4-A) 6번으로부터 1번을 거쳐 포토다이오드(PC4)를 동작, 500V는 비교기 (U14) 11번핀 입력 기준 전압은 0.98V로 동작하고 비교기 (U4-B) 4번으로부터 2번을 거쳐 포토다이오드(PC3)를 동작, 1,000V 는 비교기 (U14) 7번핀 입력 기준 전압은 2.0V로 동작하고 비교기 (U4-C) 8번으로부터 14번을 거쳐 포토다이오드(PC2)를 동작, 1,500V 는 비교기 (U14) 4번핀 입력 기준 전압은 3.12V로 동작하고 비교기 (U4-D) 10번으로부터 13번을 거쳐 포토다이오드(PC1)을 동작 시키게 된다.
4개의 신호는 각각 슬레이브 상태 감시 및 제어부(400)에 공급되고 슬레이브 상태 감시 및 제어부(400) 내부에서 4개의 신호를 조합하여 현재 출력되는 전압의 레벨을 표현한다. 예를 들어 1,000V DC가 출력되는 경우 포토다이오드(PC4, PC3, PC2)에만 신호가 존재하여 1,000V DC로 인식하고, 500V DC의 경우에는 포토다이오드(PC4, PC3)에만 신호가 있게 된다.
고 전압 펄스 감시부(57)은 전류를 제한하기 위하여 저항(R148, R146, R144, R140, R137, R135, R133, R131, R128, R124)을 통해 접지 저항(R118) 사이에서 2,000V DC 전압을 2V DC로 전압 분할을 하여 포토다이오드(PC9)에 입력하고, 파형 발생기(U18)을 거쳐 1ms의 피크(Peak) 신호를 15ms 피크(Peak) 구형파로 변형시켜 슬레이브 상태 감시 및 제어부(400)에 공급하면 슬레이브 상태 감시 및 제어부(400)에서는 고전압 신호의 스파크 횟수를 감시하게 된다.
점화장치(EX)에서 출력되는 고전압은 (+)와 (-)의 두 개로 출력되고, 이 중에서 (+)고전압은 출력 제어 릴레이 (RL-B) 3번으로부터 4번을 거치고, (-)고전압은 출력 제어 릴레이 (RL-A) 3번으로부터 4번을 거쳐 점화플러그(IG)에 공급된다.
이때 출력 제어 릴레이(RL-A, RL-B)는 교류 입력 선택 릴레이(RL5)와 마찬가지로 3번과 4번이 전원이 공급되지 않아도 항상 연결되어 있기에 점화 장치 상태 감시 장비가 오동작을 하여도 점화장치(EX)에서 출력되는 고전압 신호를 점화플러그(IG)에 입력하여 서비스가 가능하게 하였다.
발전소나 가스터빈을 가동하기 위해 사용되는 제어실의 제어 신호가 종료되면 장비의 자체 점검을 위해 두 가지 측정이 수행된다.
점화장치(EX)의 자체 고전압 레벨과 점화플러그(IG)와 점화플러그(IG)간의 선로 상태 측정을 위한 절연 저항 측정을 하게 되며, 구체적인 동작 방법은 다음과 같다.
도 4의 감시부(200)에서 교류 전압 펄스 감시부(58)의 포토다이오드(PC15)에 신호가 없게 되면 비교기(U19)가 동작을 하지 않게 되고 제어실의 제어 신호가 종료됨을 슬레이브 상태 감시 및 제어부(400)가 알게 된다.
이때 슬레이브 상태 감시 및 제어부(400)는 점화장치(EX)의 자체 고전압 레벨을 측정하기 위해 절체부(100)의 직류 전압 출력 차단부(53)에 출력 차단 신호"HIGH"를 비교기(U19) 2번 핀에 신호를 인가하여 포토다이오드(PC13)을 동작시킨다. 포토다이오드(PC13)이 동작되면 전계 효과 트랜지스터(Q11)에 전원이 인가되고 출력 제어 릴레이(RL-A, RL-B)가 동작되어 3번과 4번 접점이 떨어지면서 점화 플러그(IG)와 연결을 해제한다.
또한, 슬레이브 상태 감시 및 제어부(400)는 절체부(100)의 교류 입력 절체부(50) 비교기 (U22)의 6번 핀에 "HIGH" 제어 신호를 인가하여 포토다이오드(PC20)을 동작시킨다. 포토다이오드(PC20)가 동작되면 트랜지스터(Q10)에 전원이 인가되고 교류 입력 선택 릴레이(RL5) 5번과 3번, 7번과 6번이 연결이 되어 점화장치(EX)에 상시 교류 입력 전원(AC2)를 입력하게 된다.
점화장치(EX)에 상시 교류 입력 전원 신호가 입력이 되면 교류 신호를 직류 고전압으로 생성하여 출력하게 되며, 이 신호는 감시부(200)의 고 전압 피크 감시부(56), 고 전압 펄스 감시부(57)에 공급 된다.
고 전압 피크 감시부(56)은 전류를 제한하기 위하여 저항(R124, R122, R120, R116, R114, R112, R110, R108, R105, R101)을 통하고 접지 저항(R95) 사이에서 2,000VDC 전압을 2VDC로 전압 분할을 하여 전압 모니터(U203)을 통하여 레벨증폭기 (U13)을 통해 슬레이브 상태 감시 및 제어부(400)에 고전압 피크 레벨을 보고한다.
고 전압 펄스 감시부(57)은 전류를 제한하기 위하여 저항(R148, R146, R144, R140, R137, R135, R133, R131, R128, R124)을 통하고 접지 저항(R118) 사이에서 2,000VDC 전압을 2VDC로 전압 분할을 하여 포토다이오드(PC9)에 입력하고 파형 발생기(U18)을 거쳐 1ms의 피크(Peak) 신호를 15ms 피크 구형파로 변형시켜 슬레이브 상태 감시 및 제어부(400)에 공급한다. 또한, 이를 통해 슬레이브 상태 감시 및 제어부(400)에서는 고전압 신호의 스파크 횟수를 감시하게 된다.
점화장치(EX)의 자체 고전압 레벨 측정이 끝나면 절연 저항 측정을 위한 동작이 시작되는데 동작 방법은 다음과 같다.
슬레이브 상태 감시 및 제어부(400)는 절체부(100)의 교류 입력 차단부(51) 비교기 (U22)의 2번 핀에 "HIGH" 제어 신호를 인가하여 포토다이오드(PC19)를 동작 시킨다. 포토다이오드(PC19)가 동작되면 트랜지스터(Q9)에 전원이 인가 되고 교류 입력 차단 릴레이(RL4) 5번과 3번, 7번과 6번이 연결이 되어 점화장치(EX)에 상시 교류 입력 전원(AC2) 신호를 차단하게 된다.
슬레이브 상태 감시 및 제어부(400)는 절체부(100)의 교류 입력 절체부(50) 비교기 (U22)의 6번 핀에 "HIGH" 제어 신호를 인가하여 포토다이오드(PC20)을 동작 시킨다. 포토다이오드(PC20)이 동작되면 트랜지스터(Q10)에 전원이 인가되고 교류 입력 선택 릴레이(RL5) 5번과 3번, 7번과 6번이 연결이 되어 절연 저항 전원부(54)에 상시 교류 입력 전원(AC2)를 공급하게 된다.
절연 저항 전원부(54)는 교류 전원을 입력받아 DC 1,000V를 생성하기 위해 500V 정전압 회로 2개를 직렬로 구성하여 DC 1,000V를 생성하였다.
절연 저항값을 측정하기 위해 생성된 DC 1,000V의 전압을 점화 플러그(IG)에 공급하기 위해 슬레이브 상태 감시 및 제어부(400)에서 절체부(100)의 절연 저항 절체부(52)의 비교기(U14) 4번핀에 "HIGH"를 인가하고 포토다이오드(PC8)을 동작 시킨다. 포토다이오드(PC8)가 동작되면 트랜지스터(Q1)에 전원이 인가되고 절연 저항 선택 릴레이(RL1) 4번과 3번, 6번과 5번이 연결이 되어 점화 플러그(IG)와 연결된 선로에 DC 1,000V를 2초간 흘려 주게 된다.
절연 저항 전압이 인가되면 감시부(200)의 절연 저항 감시부(59)의 전류 측정 저항(R15)에 미세 전류와 전압이 흐르게 되고 증폭기(U7B)의 5번과 6번에 입력 되어 1차 증폭을 하게 되며, 6번과 7번 출력 사이에 연결된 저항(R33)과 가변저항(VR3)를 이용하여 저항값 차이에 따른 전압 미세 조정을 하여 저항(R31)을 거쳐 2차 증폭기 (U7A) 3번핀에 입력된다. 2차 증폭된 전압값은 접지 분리를 위한 아이솔레이터(U11)의 15번에서 7번을 거쳐 출력되고 전압을 10배 증폭하기 위한 증폭기 (U20)의 2단 증폭기와 1:1 증폭을 위한 증폭기(U18)을 통해 슬레이브 상태 감시 및 제어부(400)에 절연 저항에 따른 전압을 보고하고 결과값에 대해 절연 저항값으로 변환하여 마스터 상태 감시 및 제어부(500)에 전송한다.
도2는 본 발명의 점화 장치 상태 감시 시스템의 전체 회로도이며 도1의 주요 부분을 상세히 도시하고 있다.
부분별 회로도는 다음과 같으며 도3은 절체부(100)로 교류 입력 절체부(50), 교류 입력 차단부(51), 절연저항 절체부(52), 직류 전압 출력 차단부(53), 절연 저항 전원부(54)를 포함하고, 도4는 감시부(200)로 고 전압 레벨 감시부(55), 고 전압 피크 감시부(56), 고 전압 펄스 감시부(57), 교류 전압 펄스 감시부(58), 절연 저항 감시부(59)를 포함한다.
도 5는 정전압부(300), 도 6은 슬레이브 상태 감시 및 제어부(400), 도 7은 마스터 상태 감시 및 제어부(500)으로 구성되었다.
100; 절체부 50; 교류 입력 절체부
51; 교류 입력 차단부 51; 절연 저항 절체부
53; 직류 전압 차단부 53; 절연 저항 전원부
200; 감시부 55; 고 전압 레벨 감시부
56; 고 전압 피크 감시부 57; 고 전압 펄스 감시부
58; 교류 전압 펄스 감시부 59; 절연 저항 감시부
300; 정 전압부 400; 슬레이브 상태 감시 및 제어부
500; 마스터 상태 감시 및 제어부
EX; 점화 장치 IG; 점화플러그

Claims (18)

  1. 점화 장치 감시 시스템에 있어서,
    전원을 공급하기 위한 정전압부;
    제어실 신호의 교류 전압과 자체 테스트를 위한 절체 동작을 수행하는 절체부;
    상기 절체부의 신호를 점화 장치에 입력하고 상기 점화 장치에서 생성된 고압 직류 전압의 상태를 감시하는 감시부;
    상기 절체부와 상기 감시부 내의 신호 감시와 절체를 수행하는 슬레이브 상태 감시 및 제어부; 및
    상기 다수의 슬레이브 상태 감시 및 제어부의 취합된 데이터 결과값을 디스플레이하는 마스터 상태 감시 및 제어부를 포함하는 점화 장치 감시 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어실은 제어신호를 전송하여 상기 절체부와 감시부 내의 교류 전압 감시부의 포토다이오드에 비교기를 거쳐 제어실의 제어 신호가 시작됨을 슬레이브 상태 감시 및 제어부에 보고하고,
    상기 슬레이브 상태 감시 및 제어부는 절체부의 교류 입력 절체부 비교기 에 "LOW" 제어 신호를 인가하여 교류 입력 선택 릴레이에 전원이 인가되지 않도록 하고,
    상기 교류 입력 선택 릴레이는 전원이 공급되지 않을 때 항상 연결이 되어, 점화 장치 상태 감시 장비가 오동작을 하여도 점화 장치에 제어 신호를 항상 입력하도록 하는 점화 장치 상태 감시 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 직류 전압 절체부는
    점화장치에서 입력되는 고압의 신호 레벨에 대해 1ms의 피크 신호를 4ms 피크 구형파로 변형 시켜 고압 신호의 횟수를 감시 가능한 레벨로 변환하는 마스터 직류 입력 변환부;
    슬레이브 직류 입력 변환부와 고압의 신호 레벨을 감시 가능한 레벨로 변환하고 파형 발생기에서 파형을 유지시켜 직류 전압에 대해 크기를 알 수 있도록 한 직류 출력 전압 감시부을 포함하는 하는 점화 장치 상태 감시 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 절체부의 점화 장치에 제어실의 제어 신호가 입력되면, 상기 점화장치에서는 제어실의 제어 교류 신호를 직류 고전압으로 생성하여 출력하고, 상기 제어 교류 신호는 는 감시부의 고 전압 레벨 감시부 및 고 전압 펄스 감시부에 공급되는 점화 장치 상태 감시 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 고 전압 레벨 감시부는 전류를 제한하기 위하여 저항을 통해 접지 저항 사이에서 2,000V의 DC 전압을 4V의 DC 전압으로 분할하고, 상기 분할된 전압을 비교기를 통해 4개의 분할 회로를 통하게 되는데 각각의 기준 전압으로 통과되는 전압의 레벨을 감시하는 점화 장치 상태 감시 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 분할된 4개의 전압은 각각 슬레이브 상태 감시 및 제어부에 공급되고 슬레이브 상태 감시 및 제어부는 상기 4개의 전압을 조합하여 현재 출력되는 전압의 레벨을 표시하는 점화 장치 상태 감시 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    고 전압 펄스 감시부는 전류를 제한하기 위하여 저항을 통해 접지 저항 사이에서 2,000V DC 전압을 2V DC로 전압으로 분할하여 포토다이오드에 입력하고 파형 발생기를 거쳐 1ms의 피크 신호를 15ms 피크 구형파로 변형시켜 슬레이브 상태 감시 및 제어부에 공급하며, 상기 슬레이브 상태 감시 및 제어부는 고전압 신호의 스파크 횟수를 감시하는 점화 장치 상태 감시 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    출력 제어 릴레이는 전원이 공급되지 않아도 항상 연결이 되어, 점화 장치 상태 감시 장비가 오동작을 하여도 점화 장치에서 출력되는 고전압 신호를 점화플러그에 입력할 수 있도록 하는 점화 장치 상태 감시 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    점화 장치(EX)의 자체 출력 되는 고전압을 측정하는 것으로 상기 감시부 내의 교류 전압 펄스 감시부의 포토다이오드에 신호가 없는 경우, 비교기가 동작을 하지 않고, 상기 제어실의 제어 신호가 종료됨을 슬레이브 상태 감시 및 제어부가 감지하는 점화 장치 상태 감시 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 슬레이브 상태 감시 및 제어부는 점화 장치의 자체 고전압 레벨을 측정하기 위해 절체부의 직류 전압 출력 차단부에 출력 차단 신호를 비교기에 인가하여 포토다이오드를 동작시켜 출력 제어 릴레이가 동작되도록 하여 접점이 떨어지도록 하여 점화 플러그와 연결을 해제하는 점화 장치 상태 감시 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 슬레이브 상태 감시 및 제어부는 절체부의 교류 입력 절체부의 비교기 에 "HIGH" 제어 신호를 인가하여 포토다이오드를 동작시켜 트랜지스터에 전원이 인가되도록 하여, 교류 입력 선택 릴레이가 연결되도록 하여, 점화 장치에 상시 교류 입력 전원을 입력하는 점화 장치 상태 감시 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 점화장치에 상시 교류 입력 전원 신호가 입력이 되면 교류 신호를 직류 고전압으로 생성하여 출력하여 감시부의 고 전압 피크 감시부 및 고 전압 펄스 감시부에 공급하는 점화 장치 상태 감시 시스템.
  13. 제 1 항에 있어서,
    점화 플러그와 점화 장치 및 점화 플러그 간의 선로에 대해 절연 저항을 측정하는 것으로, 슬레이브 상태 감시 및 제어부는 절체부의 교류 입력 차단부 비교기에 "HIGH" 제어 신호를 인가하여 포토다이오드를 동작시켜 트랜지스터에 전원을 인가하고, 교류 입력 차단 릴레이가 연결되도록 하여 점화장치에 상시 교류 입력 전원 신호를 차단하는 점화 장치 상태 감시 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    슬레이브 상태 감시 및 제어부는 절체부의 교류 입력 절체부의 비교기에 "HIGH" 제어 신호를 인가하여 포토다이오드를 동작시켜 트랜지스터에 전원이 인가되도록 하여 교류 입력 선택 릴레이가 연결되도록 하여 절연 저항 전원부에 상시 교류 입력 전원을 공급하는 점화 장치 상태 감시 시스템.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 절연 저항 전원부는 500V 정전압 회로 2개를 직렬로 구성되어, 교류 전원을 입력받아 DC 1,000V를 생성하고, 슬레이브 상태 감시 및 제어부에서 절체부의 절연 저항 절체부의 비교기에 "HIGH" 신호를 인가하고 포토다이오드를 동작시켜 트랜지스터에 전원이 인가되도록 하여 절연 저항 선택 릴레이를 연결하여 점화플러그와 연결된 선로에 DC 1,000V를 2초간 흘려 주는 점화 장치 상태 감시 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 절연 저항 전압이 인가될 때, 감시부의 절연 저항 감시부의 전류 측정 저항에 걸린 미세 전압이 적어도 하나의 증폭기를 통해 증폭되어 슬레이브 상태 감시 및 제어부에 인가되는 것을 특징으로 하는 점화 장치 상태 감시 시스템.
  17. 제 1 항에 있어서,
    슬레이브 상태 감시 및 제어부는 제어실 제어신호에 대한 교류 전압의 크기, 교류 전압에 대한 시작과 끝을 판단하고 고속 직류 전압의 횟수, 고속 직류 전압 레벨과 전류, 현재 운용 상태, 절체를 위한 제어를 담당하는 점화 장치 상태 감시 시스템.
  18. 제 1 항에 있어서,
    복수의 슬레이브 상태 감시 및 제어부에서 취합된 제어실 제어신호에 대한 교류 전압의 크기, 교류 전압에 대한 시작과 끝을 판단하고 고속 직류 전압의 횟수, 고속 직류 전압 레벨과 전류값등을 원격지에서 하나의 화면에 다수의 슬레이브 상태 감시 및 제어부 상태를 표시하는 점화 장치 상태 감시 시스템.
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